基于整流法的湿气计量技术研究

发布时间：2020-11-12 01:20

　　 湿天然气是指液相体积流量不超过10%的天然气,广泛存在于石油、化工等工业过程中,其流量的准确可靠测量对工业生产具有十分重要的意义。现如今,各油田普遍采用分离计量法,但是分离器十分笨重且价格昂贵,对于低产天然气单井等要求测量设备成本较低的场合,系统简单可靠、成本低廉、精度较高的湿气在线测量方法有非常迫切的需求。本课题就是基于这一需求,针对湿天然气流量计量技术进行研究,探索湿天然气流量不分离测量的新技术。本研究的思路是先整流再测量,即针对湿天然气管内流动多为环状流和分层流的情况,提出采用收缩喷嘴加整流网将上述湿气流型调整为接近均相流,然后采用超声波流量计与其他流量计组合的方式进行流量测量。基于上述思路,以气液两相流量测试平台设计了湿气流量实验测量装置,针对竖直管道上超声-文丘里流量计、超声-靶式流量计两种组合测量方式进行了研究。论文对超声流量计和文丘里流量计组合以及超声流量计与靶式流量计组合的流量测量原理进行了分析。研究了超声、文丘里和靶式流量计单相测量的虚高特性,发现三种流量计测量虚高与L-M参数的响应曲线有所不同,但有着共性,即流量计测量虚高随着L-M参数增大而增大,而气相表观速度对测量虚高几乎没有影响。两种组合流量测量实验测试结果表明,基于整流的湿气测量技术能够实现两相流量测量。其中,在超声-靶式流量计组合测量方案中,气相流量相对误差在5%以内,液相流量相对误差在15%以内;超声-文丘里流量计的组合测量方案中,气相流量相对误差在6%以内,液相流量误差在20%以内。由于液相误差是由气相误差修正而来,在液相含率相对很低的情况下导致其误差值偏大。比较两种方案,超声-靶式流量计的方案更加准确,值得进一步研究。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE937
【部分图文】：

硕士学位论文a)实验管路 b)立式气液两相收集装置图 3. 2 实验平台现场图3.2 连接管路设计基于气液两相流实验平台，我们设计了实验管路连接不同的流量计实现湿气流量测量实验装置的搭建。整个实验装置如图 3.3所示，实验段全长 3.3m 高1.4m。管道材质主要是 304 不锈钢，法兰方式连接，部分管道的材质为有机玻璃，便于观察管道中湿气的流动与流型情况。在实际的开采过程中，气田气井开采上来的湿气是多种物质的混合，在水平管道中容易发生堵塞积液等情况，且由于重力影响容易发生分层流，如果采用竖直管道则可避免。因此本研究中采用了竖直管段方式。气液两相流实验平台的管路是针对水平管道的，我们设计了一个倒 U 型管作为水平管道转竖直管道的转换结构，试验段设置在倒 U 型管的竖直下降管中。在装置入口处设计一个阀门控制整个系统的开关。湿气经上游管道进入测量段中，经过一个 90°弯管以及一个竖直上升管，再通过一个 180°弯管改变方向向下流动，经过整流器整流，后依次通过超声波流量计、靶式流量计/文丘里流量计。湿气经过 90°弯管离开进入到出口水平管道。33

图 3. 3 实验管路加工总图温度和压力是表征流体状态的两项重要参数，温度和压力会影响流体的密度、运动粘度等参数。在进口和出口处各设立一个压力表，选用的是江苏智星测控仪表有限公司生产的 ZX-20 智能数字压力表，采用扩散硅充油芯体传感器带有 M20×1.5 标准接口螺纹，工作介质为对不锈钢物腐蚀液体、气体，测量范围在 0.1~60MPa 精度等级 0.2 级，允许过压不超过量程的 1.5 倍，准确度等级 0.2%FS。在出口处设立一个温度表，为型号 DTM414 的数字双金属温度计（图 3.4），测量范围 0-50 C ,精度等级 0.5 级。图 3.5 为实验段照片。

图 3. 3 实验管路加工总图是表征流体状态的两项重要参数，温度和压力参数。在进口和出口处各设立一个压力表，选司生产的 ZX-20 智能数字压力表，采用扩散硅标准接口螺纹，工作介质为对不锈钢物腐蚀液Pa 精度等级 0.2 级，允许过压不超过量程的 口处设立一个温度表，为型号 DTM414 的数范围 0-50 C ,精度等级 0.5 级。图 3.5 为实验段
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本文编号：2880030